JP7413667B2 - 硬質ポリウレタンフォーム用組成物及び硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のポリオール組成物(E)に含まれるポリオール成分(A)は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの無水物等のうち少なくとも1種類を含む酸成分と多官能アルコール類の縮重合反応から得られるポリエステルポリオール、および分子中にハロゲン元素を含有し、25℃における液比重が1.4以上である含ハロゲンポリエーテルポリオールのうちの少なくとも一種を用いる。前記ポリエステルポリオールの酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの無水物等のうち少なくとも1種類と、他のジカルボン酸またはその酸無水物を併用しても良い。併用する酸成分は特に限定されないが、例えばナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、グルタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,4-シクロヘキシルジカルボン酸、α-ハイドロムコン酸、β-ハイドロムコン酸、α-ブチル-α-エチルグルタル酸、α,β-ジエチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸またはこれらの無水物等が好適である。多官能アルコール類は特に限定されないが、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の分子量500以下の低分子ポリオール類が好ましい。含ハロゲンポリエーテルポリオールに含まれるハロゲン原子は特に限定されないが、塩素、及び臭素から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。このような含ハロゲンポリエーテルポリオールとしては、例えばsorvay社製のIxol M125やIxol B251等が挙げられる。
触媒(B)としては、例えば当該分野において公知である各種のウレタン化触媒、イソシアヌレート化触媒等を使用でき、ウレタン化触媒と、イソシアヌレート化触媒とを併用することが好ましい。
整泡剤(C)としては、ポリウレタンフォームの製造に用いられる市販の整泡剤等が挙げられる。整泡剤(C)としては特に限定されないが、例えば、界面活性剤が挙げられ、有機シロキサン-ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン-グリース共重合体等の非イオン系界面活性剤等の有機シリコーン系界面活性剤等が挙げられる。これらの界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、モーメンティブ社製L5420、L5340、L6188、L6877、L6889、L6900、L6866、L6643、エボニック社製B8040、B8155、B8239、B8244、B8330、B8443、B8450、B8460、B8462、B8465、B8466、B8467、B8481、B8484、B8485、B8486、B8496、B8870、B8871、東レ・ダウコーニング社製SZ-1328、SZ-1642、SZ-1677、SH-193、エアープロダクツ社製DC-193、DC5598等が挙げられる。
発泡剤(D)としては、化学的発泡剤としての水と、物理的発泡剤を併用する。水はイソシアネート基との反応で炭酸ガスを発生し、これにより発泡する。
イソシアネート基末端プレポリマー(F)に含まれるイソシアネート組成物(G)は、モノメリックMDIとポリメリックMDIとを含み、数平均分子量から求められる平均官能基数が2.2~2.6である。
イソシアネート基末端プレポリマー(F)に含まれるジオール(H)は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの無水物等のうち少なくとも1種類を含む酸成分とグリコール類との縮重合反応から得られるポリエステルジオール、および分子中にハロゲン元素を含有し、25℃における液比重が1.4以上である含ハロゲンポリエーテルジオールのうちの少なくとも一種を用いる。前記ポリエステルジオールの酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの無水物等のうち少なくとも1種類と、他のジカルボン酸またはその酸無水物を併用しても良い。併用する酸成分は特に限定されないが、例えばナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、グルタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,4-シクロヘキシルジカルボン酸、α-ハイドロムコン酸、β-ハイドロムコン酸、α-ブチル-α-エチルグルタル酸、α,β-ジエチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸またはこれらの無水物等が好適である。グリコール類は特に限定されないが、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール等の分子量500以下の低分子グリコール類が好ましい。含ハロゲンポリエーテルジオールに含まれるハロゲン元素は特に限定されないが、塩素、及び臭素から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。このような含ハロゲンポリエーテルジオールとしては、例えばsorvay社製のIxol M125等が挙げられる。
本発明においては、必要に応じて難燃剤を添加し、難燃性を付与することができる。難燃剤の種類は特に限定されず、公知のものを使用できるが、常温液状であることが好ましく、メトキシフェノキシシクロホスファゼンが特に好ましい。難燃剤は、ポリオール組成物(E)と、イソシアネート基末端プレポリマー(F)の何れにも添加することができ、添加量はポリオール組成物(E)と、イソシアネート基末端プレポリマー(F)の合計量に対して3~12質量%が好ましく、5~10質量%がより好ましい。ここで、常温とは、5℃~35℃を意味する。
攪拌機、窒素導入管、温度計、温調機を備えた反応器を窒素置換した後、MR-200を61.6部、ミリオネートNMを26.4部、ISOEXTER4566を12.0部仕込み、70℃にて3時間撹拌させることにより、NCO基含有量25.7%、20℃における液粘度2860mPa・sのイソシアネート基末端プレポリマーF-1を得た。イソシアネート基末端プレポリマーF-2~F-4も表1に示す配合でF-1と同様に調製した。
・MR-200:ポリメリックMDI イソシアネート含量31.0%、平均官能基数
2.73(商品名、東ソー社製)
・ミリオネートNM:モノメリックMDI イソシアネート含量33.5%、平均官能基数2.0(商品名、東ソー社製)
・Isoexter4566:フタル酸系ポリエステルポリオール 水酸基価250(mgKOH/g 平均官能基数2.0 (商品名、COIM社製)
・Ixol M125 :含ハロゲンポリエーテルジオール 水酸基価239(mgKOH/g 平均官能基数2.0 液比重1.57(25℃) 臭素含有量32% 塩素含有量7%(商品名、Sorvay社製)。
攪拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応器を窒素置換した後、Isoexter4566を87部、Ixol M125を13部、TMCPPを39部、L-6643を2.6部、DMCHAを0.95部、TRXを3.5部、水を1.56部、HFO-1233zdを45.5部仕込み、20℃で0.5時間撹拌し均一に混合し、ポリオール組成物E-1を得た。ポリオール組成物E-2~E-9も、表2に示す配合でポリオール組成物E-1と同様に調製した。
・Isoexter4566:フタル酸系ポリエステルポリオール 水酸基価250(mgKOH/g 平均官能基数2.0 (商品名、COIM社製)
・Ixol M125 :含ハロゲンポリエーテルジオール 水酸基価239(mgKOH/g 平均官能基数2.0 液比重1.57(25℃) 臭素含有量32% 塩素含有量7%(商品名、Sorvay社製)
・DMCHA:N,N’-ジメチルシクロヘキシルアミン(カオーライザーNo.10(商品名)、花王社製)
・toyocat-TRX:4級アンモニウム塩(商品名、東ソー社製)
・L-6643:シリコーン系整泡剤(商品名、MOMENTIVE社製)
・TMCPP:トリス(クロロプロピル)ホスフェート(商品名、大八化学社製)
・ラビトルFP-200:メトキシフェノキシシクロホスファゼン(商品名、伏見製薬所社製)
・HFO-1233zd:ハイドロフルオロオレフィン(solsticeLBA(商品名)、ハネウェルジャパン社製)。
蓋を備えたアルミ製モールド(高さ250mm、幅250mm、厚み50mm)を、恒温槽内で60℃に調整した。
表3の各評価方法について、以下に示す。
JIS A1412に示される熱流計法により、英弘精機社製オートλHC-074/314を用いて平均温度23℃で測定した。評価サンプルを作製し、23℃/50%R.H.の恒温恒湿室で24時間保管した後に測定した値を熱伝導率初期値とした。次いで、測定後のサンプルを再び23℃/50%R.H.の恒温恒湿室に30日間保管し、経時後の熱伝導率を測定した。30日間経時後の熱伝導率が20.0mW/m・K未満であれば高い断熱性能を有するといえ、30日間での熱伝導率変化率が、初期値の10%未満であれば経時変化が少ないといえる。
JIS K 7201-2に準拠して、成形から24時間後に測定した。酸素指数が26.0以上であれば、高い難燃性を有するといえる。
実施例1~6は、30日経時後の熱伝導率が20.0mW/m・K未満、且つ初期値からの変化率が10%未満であり、断熱性能に優れる結果であった。難燃剤としてメトキシフェノキシシクロホスファゼンを用いた実施例6は、断熱性能と難燃性が特に優れている結果であった。比較例1は、イソシアネート基末端プレポリマーの20℃における粘度が800mPa・s未満であるため、熱伝導率の初期値が高く、経時による熱伝導率変化も大きかった。比較例2は、イソシアネート組成物の官能基数が2.6を超えているため、熱伝導率初期値は低いものの、経時による熱伝導率変化が大きくなった。比較例3は、含ハロゲンポリエーテルポリオールを含まないため、経時による熱伝導率変化が大きかった。
Claims (7)
- ポリオール成分(A)、触媒(B)、整泡剤(C)、及び発泡剤(D)を含むポリオール組成物(E)と、イソシアネート基末端プレポリマー(F)とからなる硬質ポリウレタンフォーム用組成物であって、ポリオール成分(A)が、平均官能基数2.0~3.0のフタル酸系ポリエステルポリオール、および平均官能基数2.0~3.0で分子中にハロゲン原子を含有する25℃における液比重が1.4以上である含ハロゲンポリエーテルポリオールから選ばれる少なくとも一種を含み、イソシアネート基末端プレポリマー(F)が、イソシアネート組成物(G)とジオール(H)との反応生成物である、20℃における粘度が800~6000mP・sのイソシアネート基末端プレポリマーであり、イソシアネート組成物(G)が、モノメリックMDIとポリメリックMDIとを含み、かつ平均官能基数が2.2~2.6であり、ジオール(H)が平均官能基数2.0のフタル酸系ポリエステルジオール、および平均官能基数2.0で分子中にハロゲン原子を含有する25℃における液比重が1.4以上である含ハロゲンポリエーテルジオールから選ばれる少なくとも一種を含み、ポリオール組成物(E)とイソシアネート基末端プレポリマー(F)とを配合した際の、ポリオール成分(A)とジオール(H)の合計量中における含ハロゲンポリエーテルポリオールおよび含ハロゲンポリエーテルジオールの合計量の比率が10~80質量%であり、かつ、下記の要件(i)または(ii)の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする、硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
(i)ポリオール成分(A)が平均官能基数2.0~3.0のフタル酸系ポリエステルポリオールを含む
(ii)ジオール(H)が平均官能基数2.0のフタル酸系ポリエステルジオールを含む - 含ハロゲンポリエーテルポリオール、および含ハロゲンポリエーテルジオールに含まれるハロゲン元素が、臭素、および塩素から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1に記載の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- ポリオール組成物(E)またはイソシアネート基末端プレポリマー(F)が、難燃剤(J)を含み、難燃剤(J)の含有量が、ポリオール組成物(E)とイソシアネート基末端プレポリマー(F)の配合量の合計量に対して3~12質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- 難燃剤(J)がメトキシフェノキシシクロホスファゼンであることを特徴とする請求項3に記載の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- 請求項1~4のいずれかに記載の硬質ポリウレタンフォーム用組成物から得られる硬質ポリウレタンフォーム。
- 請求項1~4のいずれかに記載の硬質フォーム用組成物を反応発泡させる、硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
- 請求項5に記載の硬質ポリウレタンフォームと、クラフト紙、ポリエステル不織布、及びガラス不織布から選ばれるいずれかと、から構成されるラミネートボード。
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